流體機(jī)械1(修改)

1、第十一章第十一章 離心式泵與風(fēng)機(jī)的葉輪理論離心式泵與風(fēng)機(jī)的葉輪理論第一節(jié)第一節(jié) 泵與風(fēng)機(jī)的用途及分類泵與風(fēng)機(jī)的用途及分類第二節(jié)第二節(jié) 泵與風(fēng)機(jī)的工作原理及性能參數(shù)泵與風(fēng)機(jī)的工作原理及性能參數(shù)第三節(jié)第三節(jié) 流體在葉輪中的運(yùn)動(dòng)流體在葉輪中的運(yùn)動(dòng)第四節(jié)第四節(jié) 離心式泵與風(fēng)機(jī)的基本方程離心式泵與風(fēng)機(jī)的基本方程第五節(jié)第五節(jié) 理論壓頭的組成理論壓頭的組成第六節(jié)第六節(jié) 葉輪型式對(duì)壓頭的影響葉輪型式對(duì)壓頭的影響第一節(jié)第一節(jié) 泵與風(fēng)機(jī)的用途及分類泵與風(fēng)機(jī)的用途及分類內(nèi)內(nèi) 容容 提提 要要一、一、泵與風(fēng)機(jī)的用途泵與風(fēng)機(jī)的用途二、二、泵與風(fēng)機(jī)的分類泵與風(fēng)機(jī)的分類 ( (一一) )葉輪式泵與風(fēng)機(jī)葉輪式泵與風(fēng)機(jī) ( (

2、二二) )容積式泵與風(fēng)機(jī)容積式泵與風(fēng)機(jī) ( (三三) )其它形式的泵與風(fēng)機(jī)其它形式的泵與風(fēng)機(jī)第一節(jié)第一節(jié) 泵與風(fēng)機(jī)的用途及分類泵與風(fēng)機(jī)的用途及分類 一、泵與風(fēng)機(jī)的用途一、泵與風(fēng)機(jī)的用途 泵與風(fēng)機(jī)是日常生活中及工程實(shí)際上用途非常廣泛的泵與風(fēng)機(jī)是日常生活中及工程實(shí)際上用途非常廣泛的流體流體機(jī)械。機(jī)械。 泵與風(fēng)機(jī)的作用：泵與風(fēng)機(jī)的作用：是將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成為流體的壓是將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成為流體的壓力能、位能和動(dòng)能，以克服流體的流動(dòng)阻力，達(dá)到輸送流體力能、位能和動(dòng)能，以克服流體的流動(dòng)阻力，達(dá)到輸送流體的目的。的目的。 其中：其中：用于輸送水或其它液體的機(jī)械稱為用于輸送水或其它液體的機(jī)械稱為泵泵；

3、 用于輸送空氣或其它氣體的機(jī)械稱為用于輸送空氣或其它氣體的機(jī)械稱為風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)。 泵與風(fēng)機(jī)在供熱、采暖、通風(fēng)、空調(diào)、燃?xì)狻⒔o排水、環(huán)泵與風(fēng)機(jī)在供熱、采暖、通風(fēng)、空調(diào)、燃?xì)狻⒔o排水、環(huán)境等工程中得到廣泛的應(yīng)用。境等工程中得到廣泛的應(yīng)用。 （1）離心式泵與風(fēng)機(jī)）離心式泵與風(fēng)機(jī) 離心泵啟動(dòng)前使泵體和吸水管離心泵啟動(dòng)前使泵體和吸水管內(nèi)內(nèi)充滿水充滿水，啟動(dòng)后葉輪高速旋轉(zhuǎn)，啟動(dòng)后葉輪高速旋轉(zhuǎn)，葉輪內(nèi)的水隨之旋轉(zhuǎn)獲得能量。葉輪內(nèi)的水隨之旋轉(zhuǎn)獲得能量。同時(shí)由于慣性同時(shí)由于慣性沿離心方向流出沿離心方向流出葉葉輪進(jìn)入螺旋形機(jī)殼，將一部分動(dòng)輪進(jìn)入螺旋形機(jī)殼，將一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能，通過壓水管排能轉(zhuǎn)化為壓力能，通過壓水

4、管排出。這時(shí)葉輪入口處形成真空，出。這時(shí)葉輪入口處形成真空，在大氣壓作用下，吸水池的水經(jīng)在大氣壓作用下，吸水池的水經(jīng)底閥、吸水管被壓入水泵，從而底閥、吸水管被壓入水泵，從而壓水吸水過程得以連續(xù)進(jìn)行。壓水吸水過程得以連續(xù)進(jìn)行。按工作原理不同，泵與風(fēng)機(jī)通常分為三大類。按工作原理不同，泵與風(fēng)機(jī)通常分為三大類。1葉片式泵與風(fēng)機(jī)葉片式泵與風(fēng)機(jī) 通過高速旋轉(zhuǎn)的葉輪對(duì)流體做功，使流體獲得能量。通過高速旋轉(zhuǎn)的葉輪對(duì)流體做功，使流體獲得能量。根據(jù)根據(jù)流體流過葉輪時(shí)的方向不同，又可分為三種流體流過葉輪時(shí)的方向不同，又可分為三種。二、泵與風(fēng)機(jī)的分類二、泵與風(fēng)機(jī)的分類（2）軸流式泵與風(fēng)機(jī)）軸流式泵與風(fēng)機(jī) 葉輪由葉片和

5、輪轂組成，在轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)下在圓筒形泵殼內(nèi)旋葉輪由葉片和輪轂組成，在轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)下在圓筒形泵殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)。流體由吸入管沿轉(zhuǎn)。流體由吸入管沿軸向流入軸向流入葉輪，隨之旋轉(zhuǎn)獲得能量，然后葉輪，隨之旋轉(zhuǎn)獲得能量，然后沿沿軸向軸向經(jīng)導(dǎo)葉經(jīng)導(dǎo)葉流出流出。導(dǎo)葉固定在泵殼上不動(dòng)，它的作用是消除。導(dǎo)葉固定在泵殼上不動(dòng)，它的作用是消除水流的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，將動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ堋Ｋ鞯男D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，將動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ堋?軸流式風(fēng)機(jī)，就是與風(fēng)葉的軸同方向的氣流軸流式風(fēng)機(jī)，就是與風(fēng)葉的軸同方向的氣流( (即風(fēng)的流向即風(fēng)的流向和軸平行和軸平行) )，如電風(fēng)扇，如電風(fēng)扇, ,空調(diào)外機(jī)風(fēng)扇就是軸流方式運(yùn)行風(fēng)機(jī)。空調(diào)外機(jī)風(fēng)扇就是軸流方式運(yùn)行風(fēng)機(jī)。（3

6、）混流式泵與風(fēng)機(jī)）混流式泵與風(fēng)機(jī) 混流式也稱混流式也稱斜流式斜流式。流體沿。流體沿軸向流入軸向流入葉輪，葉輪，斜向流出斜向流出，介于，介于離心式與軸流式之間。離心式與軸流式之間。 混流風(fēng)機(jī)是介于軸流風(fēng)機(jī)和離心風(fēng)機(jī)之間的風(fēng)機(jī)，混流風(fēng)機(jī)混流風(fēng)機(jī)是介于軸流風(fēng)機(jī)和離心風(fēng)機(jī)之間的風(fēng)機(jī)，混流風(fēng)機(jī)的葉輪讓空氣既做離心運(yùn)動(dòng)又做軸向運(yùn)動(dòng)，殼內(nèi)空氣的運(yùn)動(dòng)混合的葉輪讓空氣既做離心運(yùn)動(dòng)又做軸向運(yùn)動(dòng)，殼內(nèi)空氣的運(yùn)動(dòng)混合了軸流與離心兩種運(yùn)動(dòng)形式，所以叫了軸流與離心兩種運(yùn)動(dòng)形式，所以叫“混流混流”。2容積式泵與風(fēng)機(jī)容積式泵與風(fēng)機(jī) 通過工作室容積的改變對(duì)流體做功，使流體獲得能量。通過工作室容積的改變對(duì)流體做功，使流體獲得能量

7、。根根據(jù)工作室容積改變的方式不同，又可分為兩種。據(jù)工作室容積改變的方式不同，又可分為兩種。 （1）往復(fù)式）往復(fù)式 以活塞泵為例。以活塞泵為例。曲柄連桿機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)活塞在泵缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。構(gòu)帶動(dòng)活塞在泵缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)活塞由左向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)活塞由左向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，工作室工作室容積擴(kuò)大，壓強(qiáng)降低，容積擴(kuò)大，壓強(qiáng)降低，液體頂開液體頂開吸水閥進(jìn)入泵缸，是吸水閥進(jìn)入泵缸，是吸水過程吸水過程。當(dāng)活塞由右向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)活塞由右向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，工作室工作室容積減小，液體受壓，容積減小，液體受壓，吸水閥關(guān)吸水閥關(guān)閉，頂開壓水閥而排出，是閉，頂開壓水閥而排出，是壓水壓水過程過程?；钊粩嗤鶑?fù)運(yùn)動(dòng)，吸水?；钊粩嗤鶑?fù)運(yùn)

8、動(dòng)，吸水與壓水過程就不斷交替進(jìn)行。與壓水過程就不斷交替進(jìn)行。（2）旋轉(zhuǎn)式）旋轉(zhuǎn)式 以齒輪泵為例。以齒輪泵為例。齒輪泵有齒輪泵有一對(duì)互相嚙合的齒輪。主動(dòng)一對(duì)互相嚙合的齒輪。主動(dòng)輪由原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，并帶輪由原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)從動(dòng)輪反向旋轉(zhuǎn)。液體由動(dòng)從動(dòng)輪反向旋轉(zhuǎn)。液體由吸液口進(jìn)入，在齒的擠壓下吸液口進(jìn)入，在齒的擠壓下分左右沿泵殼流向排液口。分左右沿泵殼流向排液口。 容積式泵與風(fēng)機(jī)由于構(gòu)造容積式泵與風(fēng)機(jī)由于構(gòu)造不同，各有特點(diǎn)，可以應(yīng)用不同，各有特點(diǎn)，可以應(yīng)用于各種不同情況。如在鍋爐于各種不同情況。如在鍋爐房中，利用鍋爐產(chǎn)生的蒸汽房中，利用鍋爐產(chǎn)生的蒸汽為動(dòng)力的蒸汽活塞泵，可以為動(dòng)力的蒸汽活塞泵，

9、可以做為停電時(shí)鍋爐的補(bǔ)給水泵。做為停電時(shí)鍋爐的補(bǔ)給水泵。齒輪泵常用來(lái)做輸送潤(rùn)滑油齒輪泵常用來(lái)做輸送潤(rùn)滑油的油泵。的油泵。3其它形式的泵與風(fēng)機(jī)其它形式的泵與風(fēng)機(jī) 如如射流泵。射流泵。將高壓的工作流體，由壓力管送入工將高壓的工作流體，由壓力管送入工作噴嘴，經(jīng)噴嘴后壓能變成高速動(dòng)能，將噴嘴外圍作噴嘴，經(jīng)噴嘴后壓能變成高速動(dòng)能，將噴嘴外圍的液體的液體( (或氣體或氣體) )帶走。此時(shí)因噴嘴出口形成高速使帶走。此時(shí)因噴嘴出口形成高速使擴(kuò)散室的喉部吸入室造成真空，從而使被抽吸流體擴(kuò)散室的喉部吸入室造成真空，從而使被抽吸流體不斷進(jìn)入與工作流體混合，然后通過擴(kuò)散室將壓力不斷進(jìn)入與工作流體混合，然后通過擴(kuò)散室將

10、壓力稍升高輸送出去。由于工作流體連續(xù)噴射，吸入室稍升高輸送出去。由于工作流體連續(xù)噴射，吸入室繼續(xù)保持真空，于是得以不斷地抽吸和排出流體。繼續(xù)保持真空，于是得以不斷地抽吸和排出流體。 按流體的壓力大小不同，泵與風(fēng)機(jī)通常又可分為低壓、中按流體的壓力大小不同，泵與風(fēng)機(jī)通常又可分為低壓、中壓和高壓三類：壓和高壓三類： ( (一一) ) 泵的分類：泵的分類： 低壓泵低壓泵 低壓泵的總壓頭小于低壓泵的總壓頭小于2.0MPa； 中壓泵中壓泵 中壓泵的總壓頭在中壓泵的總壓頭在2.06.0MPa之間；之間； 高壓泵高壓泵 高壓泵的總壓頭大于高壓泵的總壓頭大于6.0MPa。 ( (二二) ) 風(fēng)機(jī)分類：風(fēng)機(jī)分類：

11、 低壓通風(fēng)機(jī)低壓通風(fēng)機(jī) 低壓通風(fēng)機(jī)的全風(fēng)壓小于低壓通風(fēng)機(jī)的全風(fēng)壓小于1.0KPa； 中壓通風(fēng)機(jī)中壓通風(fēng)機(jī) 中壓通風(fēng)機(jī)的全風(fēng)壓在中壓通風(fēng)機(jī)的全風(fēng)壓在1.03.0KPa之間之間； 高壓通風(fēng)機(jī)高壓通風(fēng)機(jī) 高壓通風(fēng)機(jī)的全風(fēng)壓大于高壓通風(fēng)機(jī)的全風(fēng)壓大于3.0KPa。 鼓風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)機(jī) 鼓風(fēng)機(jī)的全風(fēng)壓一般在鼓風(fēng)機(jī)的全風(fēng)壓一般在101015KPa15KPa至至290290340KPa340KPa之間；之間； 壓氣機(jī)壓氣機(jī)( (壓縮機(jī)壓縮機(jī)) ) 壓氣機(jī)的全風(fēng)壓在壓氣機(jī)的全風(fēng)壓在290290340KPa340KPa以上。以上。第二節(jié)第二節(jié) 離心式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理離心式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理及性能參數(shù)及性能參數(shù)內(nèi)內(nèi)

12、容容 提提 要要 離心式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理離心式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理 離心式泵與風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)離心式泵與風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)第二節(jié)第二節(jié) 離心式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理離心式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理及性能參數(shù)及性能參數(shù)一、一、 離心式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理離心式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理 （一）離心泵（風(fēng)機(jī)）的工作原理（一）離心泵（風(fēng)機(jī)）的工作原理離心式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理是，葉離心式泵與風(fēng)機(jī)的工作原理是，葉輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力使流體輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力使流體獲得能量，即流體通過葉輪后，壓獲得能量，即流體通過葉輪后，壓能和動(dòng)能都得到提高，從而能夠被能和動(dòng)能都得到提高，從而能夠被輸送到高處或遠(yuǎn)處。離心式泵與風(fēng)輸送到高處或

13、遠(yuǎn)處。離心式泵與風(fēng)機(jī)最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)型式如圖所示。葉機(jī)最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)型式如圖所示。葉輪裝在一個(gè)螺旋形的外殼內(nèi)，當(dāng)葉輪裝在一個(gè)螺旋形的外殼內(nèi)，當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，流體軸向流入，然后轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，流體軸向流入，然后轉(zhuǎn)9090度進(jìn)入葉輪流道并徑向流出。葉度進(jìn)入葉輪流道并徑向流出。葉輪連續(xù)旋轉(zhuǎn)，在葉輪入口處不斷形輪連續(xù)旋轉(zhuǎn)，在葉輪入口處不斷形成真空，從而使流體連續(xù)不斷地被成真空，從而使流體連續(xù)不斷地被泵吸入和排出。泵吸入和排出。 （二）離心泵的主要部件（二）離心泵的主要部件盡管離心式泵的類型繁多，但由于作用原理基本相同，因而盡管離心式泵的類型繁多，但由于作用原理基本相同，因而它們的主要部件大體類同?，F(xiàn)在分別介紹如下

14、：它們的主要部件大體類同。現(xiàn)在分別介紹如下： 離心泵離心泵葉輪葉輪軸和軸和軸承軸承吸入室吸入室機(jī)殼機(jī)殼密封密封裝置裝置導(dǎo)葉導(dǎo)葉1、葉輪、葉輪葉輪是將原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械能傳遞給液體，提高液體能量的葉輪是將原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械能傳遞給液體，提高液體能量的核心部件。葉輪有核心部件。葉輪有開式開式(open impeller)(open impeller)、半開式半開式(semi-(semi-open impeller)open impeller)及及閉式閉式葉輪葉輪(closed impeller)(closed impeller)三種。三種。2、軸和軸承、軸和軸承 軸是傳遞扭矩的主要部件。軸徑按強(qiáng)度、剛

15、度及臨界轉(zhuǎn)速定。軸是傳遞扭矩的主要部件。軸徑按強(qiáng)度、剛度及臨界轉(zhuǎn)速定。 軸承一般包括兩種形式軸承一般包括兩種形式: :滑動(dòng)軸承滑動(dòng)軸承(Sleeve bearing)(Sleeve bearing)和和滾動(dòng)軸滾動(dòng)軸承承(Ball bearing)(Ball bearing)。 滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承通常用冷凍油通常用冷凍油潤(rùn)滑，有些電機(jī)軸承是密潤(rùn)滑，有些電機(jī)軸承是密封而不能獲得潤(rùn)滑的。滾封而不能獲得潤(rùn)滑的。滾動(dòng)軸承通常用于小型泵。動(dòng)軸承通常用于小型泵?；瑒?dòng)軸承滑動(dòng)軸承用油潤(rùn)滑。大用油潤(rùn)滑。大功率的泵通常要用專門功率的泵通常要用專門的油泵來(lái)給軸承送油。的油泵來(lái)給軸承送油。 3、吸入室、吸入室離心泵吸入

16、管法蘭離心泵吸入管法蘭( (突緣突緣) )至葉輪進(jìn)口前的空間過流部分稱至葉輪進(jìn)口前的空間過流部分稱為吸入室。其作用為在最小水力損失下，引導(dǎo)液體平穩(wěn)的為吸入室。其作用為在最小水力損失下，引導(dǎo)液體平穩(wěn)的進(jìn)入葉輪，并使葉輪進(jìn)口處的流速盡可能均勻的分布。進(jìn)入葉輪，并使葉輪進(jìn)口處的流速盡可能均勻的分布。 按結(jié)構(gòu)吸入室可分為按結(jié)構(gòu)吸入室可分為直錐角吸入室直錐角吸入室、彎管形吸入室彎管形吸入室、環(huán)形環(huán)形吸入室吸入室、半螺旋形吸入室半螺旋形吸入室?guī)追N：幾種： 直錐形吸入室直錐形吸入室 這種形式的吸入室這種形式的吸入室水力性能好，結(jié)構(gòu)水力性能好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便。簡(jiǎn)單，制造方便。彎管形吸入室彎管形吸入室大型離

17、心泵和大型大型離心泵和大型軸流泵經(jīng)常采用的軸流泵經(jīng)常采用的形式具有直錐形吸形式具有直錐形吸入室的優(yōu)點(diǎn)。入室的優(yōu)點(diǎn)。 環(huán)形吸入室環(huán)形吸入室 結(jié)構(gòu)對(duì)稱、簡(jiǎn)單、緊湊，結(jié)構(gòu)對(duì)稱、簡(jiǎn)單、緊湊，軸向尺寸較小軸向尺寸較小 環(huán)形吸入室主要用于節(jié)環(huán)形吸入室主要用于節(jié)段式多級(jí)泵中。段式多級(jí)泵中。 存在沖擊和旋渦存在沖擊和旋渦 半螺旋形吸入室半螺旋形吸入室 主要用于單級(jí)雙吸式水主要用于單級(jí)雙吸式水泵、水平中開式多級(jí)泵、泵、水平中開式多級(jí)泵、大型的節(jié)段式多級(jí)泵及大型的節(jié)段式多級(jí)泵及某些單級(jí)懸臂泵上。某些單級(jí)懸臂泵上。繞泵軸轉(zhuǎn)動(dòng)，速度分布繞泵軸轉(zhuǎn)動(dòng)，速度分布更均勻更均勻 4、機(jī)殼、機(jī)殼機(jī)殼收集來(lái)自葉輪的液體，并使部分流

18、體的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為壓力能，最后機(jī)殼收集來(lái)自葉輪的液體，并使部分流體的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為壓力能，最后將流體均勻地將流體均勻地引向次級(jí)葉輪引向次級(jí)葉輪或或?qū)蚺懦隹趯?dǎo)向排出口。機(jī)殼結(jié)構(gòu)主要有。機(jī)殼結(jié)構(gòu)主要有螺旋形螺旋形和和環(huán)形環(huán)形兩種。兩種。 螺旋形機(jī)殼螺旋形機(jī)殼起收集液體的作用，同時(shí)在螺旋形的擴(kuò)起收集液體的作用，同時(shí)在螺旋形的擴(kuò)散管中將部分液體動(dòng)能轉(zhuǎn)換成壓能。具散管中將部分液體動(dòng)能轉(zhuǎn)換成壓能。具有制造方便，效率高的特點(diǎn)。它適用于有制造方便，效率高的特點(diǎn)。它適用于單級(jí)單吸、單級(jí)雙吸離心泵以及多級(jí)中單級(jí)單吸、單級(jí)雙吸離心泵以及多級(jí)中開式離心泵。開式離心泵。 環(huán)形機(jī)殼環(huán)形機(jī)殼 在節(jié)段式多級(jí)泵的出水段上采用。環(huán)形壓

19、在節(jié)段式多級(jí)泵的出水段上采用。環(huán)形壓水室的流道斷面面積是相等的，所以各處水室的流道斷面面積是相等的，所以各處流速就不相等。因此，不論在設(shè)計(jì)工況還流速就不相等。因此，不論在設(shè)計(jì)工況還是非設(shè)計(jì)工況時(shí)總有沖擊損失，故效率低是非設(shè)計(jì)工況時(shí)總有沖擊損失，故效率低于螺旋形壓水室。于螺旋形壓水室。 5、密封裝置、密封裝置密封裝置主要用來(lái)防止壓力增加時(shí)流體的泄漏。密封裝置有很多種類型，密封裝置主要用來(lái)防止壓力增加時(shí)流體的泄漏。密封裝置有很多種類型，用得最多的是用得最多的是填料式密封填料式密封和和機(jī)械式密封機(jī)械式密封。 填料密封填料密封將一些松軟的填料用一定壓力壓緊在軸將一些松軟的填料用一定壓力壓緊在軸上達(dá)到密

20、封目的。填料在使用一段時(shí)間上達(dá)到密封目的。填料在使用一段時(shí)間后會(huì)損壞，所以需要定期檢查和置換。后會(huì)損壞，所以需要定期檢查和置換。這種密封形式使用中有小的泄漏是正常這種密封形式使用中有小的泄漏是正常且有益的。且有益的。 填填料料式式密密封封原原理理圖圖機(jī)械密封機(jī)械密封機(jī)械密封裝置有兩個(gè)硬質(zhì)且光滑的表面，一個(gè)機(jī)械密封裝置有兩個(gè)硬質(zhì)且光滑的表面，一個(gè)靜態(tài)一個(gè)旋轉(zhuǎn)。不能用于含雜質(zhì)流體輸送系統(tǒng)，靜態(tài)一個(gè)旋轉(zhuǎn)。不能用于含雜質(zhì)流體輸送系統(tǒng)，因?yàn)槠涔饣砻鏁?huì)被破環(huán)而失去密封作用。這因?yàn)槠涔饣砻鏁?huì)被破環(huán)而失去密封作用。這種密封裝置在液體循環(huán)系統(tǒng)中非常普遍，因?yàn)榉N密封裝置在液體循環(huán)系統(tǒng)中非常普遍，因?yàn)椴恍枰S護(hù)

21、運(yùn)行很多年。不需要維護(hù)運(yùn)行很多年。 6、導(dǎo)葉、導(dǎo)葉導(dǎo)葉又稱導(dǎo)流器、導(dǎo)輪，分導(dǎo)葉又稱導(dǎo)流器、導(dǎo)輪，分徑向式導(dǎo)葉徑向式導(dǎo)葉和和流道式導(dǎo)葉流道式導(dǎo)葉兩種，應(yīng)用于節(jié)段兩種，應(yīng)用于節(jié)段式多級(jí)泵上作導(dǎo)水機(jī)構(gòu)。式多級(jí)泵上作導(dǎo)水機(jī)構(gòu)。 徑向式導(dǎo)葉徑向式導(dǎo)葉由由螺旋線螺旋線、擴(kuò)散擴(kuò)散管管、過渡區(qū)過渡區(qū)（環(huán)狀空間）和（環(huán)狀空間）和反導(dǎo)葉反導(dǎo)葉（向心的環(huán)列葉柵）（向心的環(huán)列葉柵）組成。組成。流道式導(dǎo)葉流道式導(dǎo)葉的前面部分與徑向式的前面部分與徑向式導(dǎo)葉的正導(dǎo)葉相同，后面部分與導(dǎo)葉的正導(dǎo)葉相同，后面部分與徑向式導(dǎo)葉的反導(dǎo)葉相類似，只徑向式導(dǎo)葉的反導(dǎo)葉相類似，只是它們之間沒有環(huán)狀空間，而正是它們之間沒有環(huán)狀空間，而正導(dǎo)葉

22、部分的擴(kuò)散管出口用流道與導(dǎo)葉部分的擴(kuò)散管出口用流道與反導(dǎo)葉部分連接起來(lái)，組成一個(gè)反導(dǎo)葉部分連接起來(lái)，組成一個(gè)流道。流道。 （三）離心風(fēng)機(jī)的主要部件（三）離心風(fēng)機(jī)的主要部件離心式風(fēng)機(jī)的整機(jī)構(gòu)造可以參考下圖所示的分解圖。根據(jù)用途不同，風(fēng)離心式風(fēng)機(jī)的整機(jī)構(gòu)造可以參考下圖所示的分解圖。根據(jù)用途不同，風(fēng)機(jī)各部件的具體構(gòu)造也有所不同，分別介紹如下。機(jī)各部件的具體構(gòu)造也有所不同，分別介紹如下。 吸入口吸入口葉輪前盤葉輪前盤葉片葉片后盤后盤支架支架出口出口截流板截流板機(jī)殼機(jī)殼離心式風(fēng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)離心式風(fēng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)葉輪葉輪泵與風(fēng)機(jī)的工作特性，通?？梢杂靡韵滦阅軈?shù)表示。泵與風(fēng)機(jī)的工作特性，通?？梢杂靡韵滦阅軈?/p>

23、數(shù)表示。（1）流量）流量Q 單位時(shí)間內(nèi)輸送流體的數(shù)量，常用體積流量表示，單位單位時(shí)間內(nèi)輸送流體的數(shù)量，常用體積流量表示，單位為為m3/s或或m3/h等。等。（2）壓頭）壓頭H 單位重量流體所獲得的能量，即單位重量流體從泵或風(fēng)單位重量流體所獲得的能量，即單位重量流體從泵或風(fēng)機(jī)的進(jìn)口至出口能量的增值。機(jī)的進(jìn)口至出口能量的增值。進(jìn)口截面單位重量流體具有的能量為進(jìn)口截面單位重量流體具有的能量為出口截面單位重量流體具有的能量為出口截面單位重量流體具有的能量為則則泵或風(fēng)機(jī)的壓頭為泵或風(fēng)機(jī)的壓頭為211112pvHzg222222pvHzg二、二、 離心式泵與風(fēng)機(jī)性能參數(shù)離心式泵與風(fēng)機(jī)性能參數(shù)2211221

24、222fpvpvZHZHgggg高程靜壓動(dòng)壓揚(yáng)程阻力由貝努利方程可得：由貝努利方程可得： 2211221222fpvpvZHZHgggg高程靜壓動(dòng)壓揚(yáng)程阻力所以，所以， 222121212fppvvHZZHgg由于兩截面之間管路很短，其壓頭損失可由于兩截面之間管路很短，其壓頭損失可忽略不計(jì)忽略不計(jì)。又因兩截面的。又因兩截面的動(dòng)壓頭差很小，通常也可不計(jì)。所以有動(dòng)壓頭差很小，通常也可不計(jì)。所以有 222121212ppvvHZZgg（11-1） 對(duì)于水泵，壓頭常稱為對(duì)于水泵，壓頭常稱為揚(yáng)程揚(yáng)程，常用單位為常用單位為mH2O。 對(duì)于風(fēng)機(jī)，習(xí)慣上常用對(duì)于風(fēng)機(jī)，習(xí)慣上常用風(fēng)壓風(fēng)壓p表示氣體能量的增值，表

25、示氣體能量的增值，p= H。它實(shí)際上是單位體積氣體通過風(fēng)機(jī)獲得的能量。它實(shí)際上是單位體積氣體通過風(fēng)機(jī)獲得的能量。p的單位與壓的單位與壓強(qiáng)相同，可用強(qiáng)相同，可用Pa或或mmH2O表示表示。 （3）功率功率N 原動(dòng)機(jī)傳到泵或風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的功率是原動(dòng)機(jī)傳到泵或風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的功率是輸入輸入功率功率，稱為泵與風(fēng)機(jī)的，稱為泵與風(fēng)機(jī)的軸功率軸功率，用，用N表示，表示，單位為單位為W或或kW。 泵或風(fēng)機(jī)的泵或風(fēng)機(jī)的輸出功率輸出功率，即流體單位時(shí)間內(nèi)獲得的能量，稱，即流體單位時(shí)間內(nèi)獲得的能量，稱為為有效功率有效功率，用，用Ne表示。表示。計(jì)算式為計(jì)算式為 (11-2)(11-2) 式中式中 -流體的重度，流體的重度

26、，kN/m3。QpQHNe （4 4）效率）效率 有效功率有效功率Ne與軸功率與軸功率N之之比，即為泵或風(fēng)機(jī)的效率，比，即為泵或風(fēng)機(jī)的效率，它表示輸入功率被流體利用的程度。它表示輸入功率被流體利用的程度。 (11-3)(11-3) （5 5）轉(zhuǎn)速）轉(zhuǎn)速n 轉(zhuǎn)速即為泵或風(fēng)機(jī)的葉輪每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)，轉(zhuǎn)速即為泵或風(fēng)機(jī)的葉輪每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)，單位為單位為rpm( (r/min) )。 由物理知識(shí)知：由物理知識(shí)知： 泵或風(fēng)機(jī)的其它性能參數(shù)，將在有關(guān)內(nèi)容中論述。泵或風(fēng)機(jī)的其它性能參數(shù)，將在有關(guān)內(nèi)容中論述。NQpNQHNNe60n【例1】若水泵的流量若水泵的流量Q=25L/s，泵出口壓力表讀數(shù)為，泵出口壓力表讀數(shù)為

27、pB=32105Pa，入口處真空表讀數(shù)，入口處真空表讀數(shù)pV=4104Pa，吸入管直徑，吸入管直徑d1=100cm，出水管直徑，出水管直徑d2=75cm，電動(dòng)機(jī)功率表讀數(shù)，電動(dòng)機(jī)功率表讀數(shù)N=12.6kW，電動(dòng)機(jī)效率，電動(dòng)機(jī)效率=0.9，傳動(dòng)效率，傳動(dòng)效率2=0.97。試求泵的軸功率、有效功率及泵的總功率。試求泵的軸功率、有效功率及泵的總功率。第三節(jié)第三節(jié) 流體在葉輪中的運(yùn)動(dòng)流體在葉輪中的運(yùn)動(dòng)內(nèi)內(nèi) 容容 提提 要要 圓周運(yùn)動(dòng)、相對(duì)運(yùn)動(dòng)、絕對(duì)運(yùn)動(dòng)圓周運(yùn)動(dòng)、相對(duì)運(yùn)動(dòng)、絕對(duì)運(yùn)動(dòng) 速度圖速度圖( (速度三角形速度三角形) )、安裝角和工作角、安裝角和工作角第三節(jié)第三節(jié) 流體在葉輪中的運(yùn)動(dòng)流體在葉輪中的

28、運(yùn)動(dòng) 流體在葉輪中的運(yùn)動(dòng)很復(fù)雜。它一方面流體在葉輪中的運(yùn)動(dòng)很復(fù)雜。它一方面隨葉輪旋轉(zhuǎn)作隨葉輪旋轉(zhuǎn)作圓周圓周運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，即，即牽連運(yùn)動(dòng)牽連運(yùn)動(dòng)，另一方面另一方面沿葉片方向作相對(duì)于葉片的沿葉片方向作相對(duì)于葉片的相相對(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)運(yùn)動(dòng)，二者合成為，二者合成為絕對(duì)運(yùn)動(dòng)絕對(duì)運(yùn)動(dòng)。圓周速度圓周速度u沿圓周的切線方向，沿圓周的切線方向，相對(duì)速度相對(duì)速度w沿葉片彎曲方向，沿葉片彎曲方向，絕對(duì)速度絕對(duì)速度v是是u與與w的的向量和向量和，即，即 流體在流道中任意點(diǎn)的三種速度，可以繪成流體在流道中任意點(diǎn)的三種速度，可以繪成速度圖速度圖( (即即速速度三角形度三角形) ) 。其中。其中圓周速度圓周速度u u沿圓周切線方向，用

29、水平線段表沿圓周切線方向，用水平線段表示。示。相對(duì)速度相對(duì)速度w與圓周速度與圓周速度u的反向夾角的反向夾角 ，叫做叫做安裝角安裝角，它表它表示葉片彎曲的方向。示葉片彎曲的方向。絕對(duì)速度絕對(duì)速度v與圓周速度與圓周速度u的夾角的夾角 ，叫做叫做工工作角作角，它表示流體它表示流體運(yùn)動(dòng)的方向。運(yùn)動(dòng)的方向。v u w第三節(jié)第三節(jié) 流體在葉輪中的運(yùn)動(dòng)流體在葉輪中的運(yùn)動(dòng)第三節(jié)第三節(jié) 流體在葉輪中的運(yùn)動(dòng)流體在葉輪中的運(yùn)動(dòng)第三節(jié)第三節(jié) 流體在葉輪中的運(yùn)動(dòng)流體在葉輪中的運(yùn)動(dòng) 絕對(duì)速度絕對(duì)速度v可以分解為可以分解為徑向分速度徑向分速度vr和和切向分速度切向分速度vu。徑徑向分速度與流量有關(guān)，切向分速度與壓頭有關(guān)。向

30、分速度與流量有關(guān)，切向分速度與壓頭有關(guān)。即即 速度圖速度圖是研究流體在葉輪內(nèi)能量轉(zhuǎn)換及其性能的基礎(chǔ)。是研究流體在葉輪內(nèi)能量轉(zhuǎn)換及其性能的基礎(chǔ)。由由以后的分析得知，以后的分析得知，泵與風(fēng)機(jī)的性能主要與葉輪進(jìn)口及出口處泵與風(fēng)機(jī)的性能主要與葉輪進(jìn)口及出口處的流體運(yùn)動(dòng)情況有關(guān)。的流體運(yùn)動(dòng)情況有關(guān)。以后用角標(biāo)以后用角標(biāo)“1 1”表示進(jìn)口處的物理量，表示進(jìn)口處的物理量，用角標(biāo)用角標(biāo)“2 2”表示出口處的物理量。表示出口處的物理量。 設(shè)葉輪進(jìn)口直徑為設(shè)葉輪進(jìn)口直徑為D1。出口直徑。出口直徑(即葉輪外徑即葉輪外徑)為為D2，葉輪，葉輪轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)速為n，則葉輪的進(jìn)口圓周速度，則葉輪的進(jìn)口圓周速度u1及出口圓周速度

31、及出口圓周速度u2分別為分別為sincosruvvvv第三節(jié)第三節(jié) 流體在葉輪中的運(yùn)動(dòng)流體在葉輪中的運(yùn)動(dòng) (11-4) 設(shè)葉輪的進(jìn)口寬度為設(shè)葉輪的進(jìn)口寬度為b1，出口寬度為，出口寬度為b2，泵或風(fēng)機(jī)的流量，泵或風(fēng)機(jī)的流量為為Q，則葉輪進(jìn)口的徑向分速度，則葉輪進(jìn)口的徑向分速度vr1及出口徑向分速度及出口徑向分速度vr2分別分別為為 (11-5)(11-5) 式中式中 1、 2為為排擠系數(shù)排擠系數(shù)，考慮葉片厚度對(duì)流動(dòng)通道的影響。，考慮葉片厚度對(duì)流動(dòng)通道的影響。對(duì)對(duì)于水泵于水泵 值在值在0.750.95之間。小泵取低限，大泵取高限。之間。小泵取低限，大泵取高限。111 12222rrQvD bQvD

32、 b 60602211nDunDu第三節(jié)第三節(jié) 流體在葉輪中的運(yùn)動(dòng)流體在葉輪中的運(yùn)動(dòng) 根據(jù)圓周速度根據(jù)圓周速度u1、u2和徑向分速度和徑向分速度vr1、vr2及葉片的安裝角及葉片的安裝角 1、 2，或者根據(jù)葉輪的轉(zhuǎn)速，或者根據(jù)葉輪的轉(zhuǎn)速n和流體的流量和流體的流量Q及葉片的安裝及葉片的安裝角角 1、 2，則可以作出，則可以作出葉輪進(jìn)口及出口的速度圖。葉輪進(jìn)口及出口的速度圖?！纠?】離心式水泵葉輪進(jìn)口寬度離心式水泵葉輪進(jìn)口寬度b1=3.2cm，出口寬度，出口寬度b2=1.7cm， 葉輪進(jìn)口直徑葉輪進(jìn)口直徑D1=17cm，出口直徑，出口直徑D2=38cm，葉片進(jìn)口安裝角，葉片進(jìn)口安裝角1=18度，度

33、，出口安裝角出口安裝角2=22.5度，度，流體徑向流入葉輪，泵轉(zhuǎn)速流體徑向流入葉輪，泵轉(zhuǎn)速 n=1450r/min，流體在流道中的流動(dòng)與葉片彎曲方向一致，試求，流體在流道中的流動(dòng)與葉片彎曲方向一致，試求葉輪中通過的流量葉輪中通過的流量Q。（不計(jì)葉片厚度）。（不計(jì)葉片厚度）第四節(jié)第四節(jié) 離心式泵與風(fēng)機(jī)的基本方程離心式泵與風(fēng)機(jī)的基本方程內(nèi)內(nèi) 容容 提提 要要一、一、 基本假設(shè)基本假設(shè)( (三個(gè)三個(gè)) )二、二、 方程式推導(dǎo)方程式推導(dǎo)三、三、 歐拉方程式的修正歐拉方程式的修正第四節(jié)第四節(jié) 離心式泵與風(fēng)機(jī)的基本方程離心式泵與風(fēng)機(jī)的基本方程 從從理論上理論上研究流體在葉輪中的運(yùn)動(dòng)情況和獲得研究流體在葉輪

34、中的運(yùn)動(dòng)情況和獲得能量的關(guān)系能量的關(guān)系式式，就是泵與風(fēng)機(jī)的基本方程式。，就是泵與風(fēng)機(jī)的基本方程式。 一、基本假設(shè)一、基本假設(shè)( (流動(dòng)模型流動(dòng)模型) ) 1) 1)葉輪具有無(wú)限多個(gè)葉片，葉片厚度極薄。葉輪具有無(wú)限多個(gè)葉片，葉片厚度極薄。流體在葉片之流體在葉片之間的流道中流動(dòng)時(shí)，流線方向與葉片彎曲方向相同，同一圓間的流道中流動(dòng)時(shí)，流線方向與葉片彎曲方向相同，同一圓周上流速的大小是均勻的。周上流速的大小是均勻的。 2)2)流過葉輪的流體是不可壓縮理想流體，流過葉輪的流體是不可壓縮理想流體，流動(dòng)過程中沒有流動(dòng)過程中沒有能量損失。能量損失。 3)3)流體在葉片之間的流道中流動(dòng)時(shí)，為穩(wěn)定的層流流動(dòng)流體在

35、葉片之間的流道中流動(dòng)時(shí)，為穩(wěn)定的層流流動(dòng), ,即在層與層的流面之間其流動(dòng)互不干擾。即在層與層的流面之間其流動(dòng)互不干擾。第四節(jié)第四節(jié) 離心式泵與風(fēng)機(jī)的基本方程離心式泵與風(fēng)機(jī)的基本方程 二、方程式推導(dǎo)二、方程式推導(dǎo) 在以上基本假設(shè)下，在以上基本假設(shè)下，應(yīng)用動(dòng)量矩方程推導(dǎo)離心式泵與風(fēng)機(jī)的基本方程式。應(yīng)用動(dòng)量矩方程推導(dǎo)離心式泵與風(fēng)機(jī)的基本方程式。由由動(dòng)量矩方程動(dòng)量矩方程得知，作用于控制體內(nèi)流體上的得知，作用于控制體內(nèi)流體上的外力對(duì)轉(zhuǎn)軸的力矩外力對(duì)轉(zhuǎn)軸的力矩等于等于動(dòng)動(dòng)量矩對(duì)時(shí)間量矩對(duì)時(shí)間的的一階導(dǎo)數(shù)一階導(dǎo)數(shù)，即單位時(shí)間內(nèi)，即單位時(shí)間內(nèi)控制體控制體內(nèi)流體對(duì)該軸的動(dòng)量矩的內(nèi)流體對(duì)該軸的動(dòng)量矩的增量與通過增

36、量與通過控制面控制面凈流出的動(dòng)量矩之和一致。凈流出的動(dòng)量矩之和一致。 取葉輪進(jìn)口及出口圓柱面為控制面。當(dāng)葉輪轉(zhuǎn)速恒定時(shí)，流體運(yùn)動(dòng)是取葉輪進(jìn)口及出口圓柱面為控制面。當(dāng)葉輪轉(zhuǎn)速恒定時(shí)，流體運(yùn)動(dòng)是穩(wěn)穩(wěn)定流動(dòng)定流動(dòng)，控制面內(nèi)流體動(dòng)量矩增量為，控制面內(nèi)流體動(dòng)量矩增量為外力矩等于單位時(shí)間內(nèi)通過控制面外力矩等于單位時(shí)間內(nèi)通過控制面流出與流入的動(dòng)量矩的差值流出與流入的動(dòng)量矩的差值。 ZdmvrdLMdtdt第四節(jié)第四節(jié) 離心式泵與風(fēng)機(jī)的基本方程離心式泵與風(fēng)機(jī)的基本方程二、方程式推導(dǎo)二、方程式推導(dǎo) 212211zdLdm vrdm vr rmAv dtQdt而而 代入動(dòng)量矩方程得：代入動(dòng)量矩方程得： 21221

37、1Zdm vrdm vrdLMdtdt 即即 2211()Tu Tu TMQr vrv第四節(jié)第四節(jié) 離心式泵與風(fēng)機(jī)的基本方程離心式泵與風(fēng)機(jī)的基本方程 其中流量其中流量Q及切向分速度及切向分速度vu的角標(biāo)的角標(biāo)“T”表示理想流體及表示理想流體及無(wú)窮多葉片，無(wú)窮多葉片，r1、r2是葉輪進(jìn)口半徑及出口半徑。是葉輪進(jìn)口半徑及出口半徑。 將此式兩邊同乘以角速度將此式兩邊同乘以角速度 。而。而M =N。N是外加功率是外加功率，在沒有能量損失的條件下，在沒有能量損失的條件下，N= HTQT 。又考慮到。又考慮到u= r，則，則上上式可寫為式可寫為 整理之，就得到單位重量流體獲得的能量為整理之，就得到單位重量

38、流體獲得的能量為2211()Tu Tu TMQr vrv2211()TTTTu TTu TMNHQQuvuv第四節(jié)第四節(jié) 離心式泵與風(fēng)機(jī)的基本方程離心式泵與風(fēng)機(jī)的基本方程 或或 這就是離心式泵與風(fēng)機(jī)的基本方程，這就是離心式泵與風(fēng)機(jī)的基本方程，它是它是1754年首先由歐年首先由歐拉提出的，故又稱為拉提出的，故又稱為歐拉方程歐拉方程。 由歐拉方程式看出：由歐拉方程式看出： 1)1)流體所獲得的理論壓頭流體所獲得的理論壓頭HT僅與流體在葉輪進(jìn)口與出口僅與流體在葉輪進(jìn)口與出口處的速度有關(guān)，與葉輪內(nèi)部的流動(dòng)過程無(wú)關(guān)；處的速度有關(guān)，與葉輪內(nèi)部的流動(dòng)過程無(wú)關(guān)； 2)2)流體所獲得的理論壓頭流體所獲得的理論壓

39、頭HT與被輸送流體的種類無(wú)關(guān)。與被輸送流體的種類無(wú)關(guān)。22111()TTu TTu THuvuvg2211P()TTu TTu Tuvuv第四節(jié)第四節(jié) 離心式泵與風(fēng)機(jī)的基本方程離心式泵與風(fēng)機(jī)的基本方程 三、歐拉方程式的修正三、歐拉方程式的修正 歐拉方程式是在無(wú)限多葉片和葉片無(wú)限薄的假設(shè)條件下得歐拉方程式是在無(wú)限多葉片和葉片無(wú)限薄的假設(shè)條件下得到的。到的。實(shí)際上，葉輪的葉片數(shù)目只有幾片或幾十片，葉片之實(shí)際上，葉輪的葉片數(shù)目只有幾片或幾十片，葉片之間的流道有一定寬度。當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，流體由于慣性產(chǎn)生與間的流道有一定寬度。當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，流體由于慣性產(chǎn)生與葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的相對(duì)渦流。葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的相

40、對(duì)渦流。 如圖如圖11-9所示。所示。 相對(duì)渦流與沿葉片的均相對(duì)渦流與沿葉片的均 勻流迭加，使順轉(zhuǎn)動(dòng)方向的勻流迭加，使順轉(zhuǎn)動(dòng)方向的 流道前部相對(duì)流速增大，后流道前部相對(duì)流速增大，后 部相對(duì)流速減小，從而同一部相對(duì)流速減小，從而同一 半徑圓周上速度分布不均勻。半徑圓周上速度分布不均勻。 圖圖11-9 11-9 相對(duì)渦流相對(duì)渦流第四節(jié)第四節(jié) 離心式泵與風(fēng)機(jī)的基本方程離心式泵與風(fēng)機(jī)的基本方程TTHKH有限葉片葉輪出口速度三角形的變化 同時(shí)葉輪出口處相對(duì)速度的方向向葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)的反方向偏移，由同時(shí)葉輪出口處相對(duì)速度的方向向葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)的反方向偏移，由w2偏移偏移為為w2(見圖見圖)。 由于流量與轉(zhuǎn)速不變，即由

41、于流量與轉(zhuǎn)速不變，即vr2及及u2不變，從出口速度圖可以看出，不變，從出口速度圖可以看出，相對(duì)速度的偏移使切向分速度相對(duì)速度的偏移使切向分速度vu2減小為減小為vu2。從而。從而有限葉片葉輪的壓有限葉片葉輪的壓頭降低頭降低,可采用渦流系數(shù)可采用渦流系數(shù)K來(lái)表示此來(lái)表示此項(xiàng)影響。即項(xiàng)影響。即 理論和試驗(yàn)表明，渦流系數(shù)理論和試驗(yàn)表明，渦流系數(shù)K與與葉片數(shù)目、葉輪內(nèi)徑與外徑的比值、葉片數(shù)目、葉輪內(nèi)徑與外徑的比值、流體粘度等因素有關(guān)。流體粘度等因素有關(guān)。（11-7）第四節(jié)第四節(jié) 離心式泵與風(fēng)機(jī)的基本方程離心式泵與風(fēng)機(jī)的基本方程 對(duì)于水泵常采用對(duì)于水泵常采用斯塔區(qū)金斯塔區(qū)金經(jīng)驗(yàn)公式經(jīng)驗(yàn)公式 (11-8)

42、(11-8) 式中式中Z為葉片數(shù)；為葉片數(shù)；r1、r2為葉輪進(jìn)出為葉輪進(jìn)出口半徑?？诎霃?。 對(duì)于風(fēng)機(jī)，板式前盤、且前后盤平行的葉輪，可采用對(duì)于風(fēng)機(jī)，板式前盤、且前后盤平行的葉輪，可采用艾克艾克經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算 (11-9)(11-9) 上式適用于上式適用于30 250的范圍。當(dāng)?shù)姆秶?。?dāng) 250時(shí)，則采用下時(shí)，則采用下式計(jì)算式計(jì)算221)(113211rrZK2212)(1sin11rrZK第四節(jié)第四節(jié) 離心式泵與風(fēng)機(jī)的基本方程離心式泵與風(fēng)機(jī)的基本方程 (11-l0) (11-l0) 粗略計(jì)算時(shí)，水泵的粗略計(jì)算時(shí)，水泵的K值可取為值可取為0.8，風(fēng)機(jī)可取為，風(fēng)機(jī)可取為0.80.85。

43、在推導(dǎo)歐拉方程式時(shí)，假設(shè)流體是理想流體，流動(dòng)過程中在推導(dǎo)歐拉方程式時(shí)，假設(shè)流體是理想流體，流動(dòng)過程中沒有能量損失，而沒有能量損失，而實(shí)際流體都有粘性，在葉輪內(nèi)流動(dòng)過程中實(shí)際流體都有粘性，在葉輪內(nèi)流動(dòng)過程中必然產(chǎn)生能量損失。因此實(shí)際壓頭必然產(chǎn)生能量損失。因此實(shí)際壓頭H必然小于理論壓頭必然小于理論壓頭HT。我們用我們用水力效率水力效率 H考慮此項(xiàng)能量損失?？紤]此項(xiàng)能量損失。 將為簡(jiǎn)便起見，以后寫歐拉方程式時(shí)，速度角標(biāo)將為簡(jiǎn)便起見，以后寫歐拉方程式時(shí)，速度角標(biāo)“T”省略。省略。2212)(1901 . 15 . 111rrZKTHTHHKHH第五節(jié)第五節(jié) 理論壓頭的組成理論壓頭的組成內(nèi)內(nèi) 容容 提提

44、 要要 理論壓頭中的動(dòng)壓頭理論壓頭中的動(dòng)壓頭 理論壓頭中的靜壓頭理論壓頭中的靜壓頭第五節(jié)第五節(jié) 理論壓頭的組成理論壓頭的組成 理論壓頭是單位重量流體通過泵或風(fēng)機(jī)獲得的機(jī)械能。理論壓頭是單位重量流體通過泵或風(fēng)機(jī)獲得的機(jī)械能。流流體的機(jī)械能包括壓力能、位能、動(dòng)能三部分，理論壓頭中這體的機(jī)械能包括壓力能、位能、動(dòng)能三部分，理論壓頭中這三部分能量的組成如何呢三部分能量的組成如何呢? ? 首先看位能，由于葉輪的進(jìn)口與出口截首先看位能，由于葉輪的進(jìn)口與出口截 面是同軸圓柱面，平均位置高度面是同軸圓柱面，平均位置高度Z Z相等，都相等，都 在轉(zhuǎn)軸上。因此在轉(zhuǎn)軸上。因此理論壓頭中不包括位能。理論壓頭中不包括位

45、能。 為了將理論壓頭中壓力能與動(dòng)能為了將理論壓頭中壓力能與動(dòng)能 分開，將速度圖用分開，將速度圖用余弦定理余弦定理展開：展開： 1121211112121212222222222222222cos22cos2uucucucucuwcucucucuw第五節(jié)第五節(jié) 理論壓頭的組成理論壓頭的組成 得得 代入理論壓頭公式，則代入理論壓頭公式，則 (11-11)(11-11) 其中第一項(xiàng)中其中第一項(xiàng)中c1、c2是流體在葉輪進(jìn)口與出口的絕對(duì)速度，是流體在葉輪進(jìn)口與出口的絕對(duì)速度，是流體相對(duì)于固定在地球上的慣性坐標(biāo)系的速度。因此是流體相對(duì)于固定在地球上的慣性坐標(biāo)系的速度。因此絕對(duì)絕對(duì)速度的流速壓頭是單位重量流

46、體具有的速度的流速壓頭是單位重量流體具有的動(dòng)能動(dòng)能。出口絕對(duì)流速出口絕對(duì)流速壓頭與進(jìn)口絕對(duì)流速壓頭的差值，就是流體所獲得的動(dòng)能，壓頭與進(jìn)口絕對(duì)流速壓頭的差值，就是流體所獲得的動(dòng)能，稱為稱為動(dòng)壓頭動(dòng)壓頭，記為，記為gwwguugccHT222222121222122222121211122222222wcucuwcucuuu第五節(jié)第五節(jié) 理論壓頭的組成理論壓頭的組成 (11-12) (11-12) 其余兩項(xiàng)雖然形式上也是流速壓頭差，但實(shí)質(zhì)上是單位重其余兩項(xiàng)雖然形式上也是流速壓頭差，但實(shí)質(zhì)上是單位重量流體獲得的壓力能，稱為量流體獲得的壓力能，稱為靜壓頭靜壓頭，記為，記為 (11-13)(11-13

47、) 其中其中(u22u12)/2g是進(jìn)出口圓周速度不同轉(zhuǎn)化的壓力能，是進(jìn)出口圓周速度不同轉(zhuǎn)化的壓力能，它是靜壓頭的主要部分。如果葉輪中流體只作圓周運(yùn)動(dòng)，沒它是靜壓頭的主要部分。如果葉輪中流體只作圓周運(yùn)動(dòng)，沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，與容器作等角速度旋轉(zhuǎn)流體相對(duì)平衡情況相有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，與容器作等角速度旋轉(zhuǎn)流體相對(duì)平衡情況相同。由第二章第八節(jié)得知，流體各點(diǎn)的壓強(qiáng)為同。由第二章第八節(jié)得知，流體各點(diǎn)的壓強(qiáng)為( (不考慮位置高不考慮位置高度度) )gccHd22122gwwguuppHts222221212212gugrp22222第五節(jié)第五節(jié) 理論壓頭的組成理論壓頭的組成 由于葉輪出口半徑由于葉輪出口半徑r2大于

48、進(jìn)口半徑大于進(jìn)口半徑r1，故出口壓強(qiáng)，故出口壓強(qiáng)p2大于大于進(jìn)口壓強(qiáng)進(jìn)口壓強(qiáng)p1，其差值正是，其差值正是 實(shí)際上流體除圓周運(yùn)動(dòng)外，還沿著葉片間的流通作相對(duì)運(yùn)實(shí)際上流體除圓周運(yùn)動(dòng)外，還沿著葉片間的流通作相對(duì)運(yùn)動(dòng)。由于葉片自進(jìn)口向出口展寬，相對(duì)速度降低而轉(zhuǎn)化為壓動(dòng)。由于葉片自進(jìn)口向出口展寬，相對(duì)速度降低而轉(zhuǎn)化為壓力能，即力能，即 這部分壓力能在靜壓頭中所占比例較小。這部分壓力能在靜壓頭中所占比例較小。guuppu2)(212212gwwppw2)(222112【例3】某離心式水泵轉(zhuǎn)速離心式水泵轉(zhuǎn)速n=1450r/min，其葉輪尺寸為，其葉輪尺寸為 b1=3.5cm，b2=1.9cm，D1=17.8

49、cm，D2=38.1cm， 1=18度，度，2=20度，度，假設(shè)有無(wú)限多葉片且葉片為假設(shè)有無(wú)限多葉片且葉片為 無(wú)限薄，不考慮葉片厚度對(duì)流道斷面的影響，液體無(wú)限薄，不考慮葉片厚度對(duì)流道斷面的影響，液體 徑向流入葉輪。計(jì)算：徑向流入葉輪。計(jì)算： 1）計(jì)算葉輪的）計(jì)算葉輪的 ； 2）計(jì)算理論壓頭中各項(xiàng)所占的百分比。）計(jì)算理論壓頭中各項(xiàng)所占的百分比。TH第六節(jié)第六節(jié) 葉輪型式對(duì)壓頭的影響葉輪型式對(duì)壓頭的影響 內(nèi)內(nèi) 容容 提提 要要 前彎式葉輪的影響前彎式葉輪的影響 徑向式葉輪的影響徑向式葉輪的影響 后彎式葉輪的影響后彎式葉輪的影響第六節(jié)第六節(jié) 葉輪型式對(duì)壓頭的影響葉輪型式對(duì)壓頭的影響 泵與風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，

50、為了得到最大泵與風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，為了得到最大壓頭，一般選定一個(gè)合適壓頭，一般選定一個(gè)合適的的進(jìn)口安裝角進(jìn)口安裝角 1，使得在設(shè)計(jì)工況下的進(jìn)口工作角，使得在設(shè)計(jì)工況下的進(jìn)口工作角 1=90。由于由于cu1=c1cos 1=0，由歐拉方程式可知，理論壓頭，由歐拉方程式可知，理論壓頭HT得到最得到最大值，即大值，即 (11-14)(11-14) 圖圖11-11 11-11 葉輪進(jìn)出口速度圖葉輪進(jìn)出口速度圖 (a)(a)進(jìn)口速度圖；進(jìn)口速度圖；(b)(b)出口速度圖出口速度圖221uTcugH 第六節(jié)第六節(jié) 葉輪型式對(duì)壓頭的影響葉輪型式對(duì)壓頭的影響 這時(shí)流體沿徑向流入葉片間的流道，絕對(duì)速度這時(shí)流體沿徑向流

51、入葉片間的流道，絕對(duì)速度c1與徑向分與徑向分速度相等，即速度相等，即c1=cr1。如圖。如圖11-11(a)所示。所示。 為了討論出口安裝角為了討論出口安裝角 2對(duì)理論壓頭的影響，將出口速度圖對(duì)理論壓頭的影響，將出口速度圖畫出，如圖畫出，如圖11-11(b)。由。由圖看出圖看出 (11-15)(11-15) 代入式代入式(11-14)(11-14)，則，則 (11-16)(11-16) 上式表明，理論壓頭上式表明，理論壓頭HT與出口安裝角與出口安裝角 2有關(guān)。按照有關(guān)。按照 2的不的不同，同，葉輪可分為三種型式：葉輪可分為三種型式： 后彎式后彎式 290，葉片出口方向與葉輪旋轉(zhuǎn)方向相反；，葉片出口方向與葉輪旋轉(zhuǎn)方向相反； 徑向式徑向式 2=90，葉片出口方向沿葉輪的半徑方向；，葉片出口